(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動自在な第１部材（１）と第２部材（２）の間に介装され、さらに、上記第１部材（１）に凹設されたシール溝（３）に装着されて、先端部分（６Ａ）が上記第２部材（２）に摺動自在に接触する摺接リップ（６）を備えた弾性シールに於て、
上記摺接リップ（６）の基端（６Ｂ）と、上記シール溝（３）の溝底面（３Ａ）に当接する固定リップ（５）の基端（５Ｂ）とを、ベース部（４）にて一体連結状に形成し、
上記摺接リップ（６）の付け根部近傍（16）に、該摺接リップ（６）の弾性曲げ変形を容易とするための小凹窪（８）を形成し、
上記固定リップ（５）が上記溝底面（３Ａ）に当接する溝底対応面（５Ａ）に、ピーク面圧（Ｐ5 ）発生のための小突起（13）を形成し、該小突起（13）の位置を、軸心（Ｌ0 ）方向の位置に関して、上記第２部材（２）に接触した上記摺接リップ（６）の先端部分（６Ａ）と略等しい位置として、シール装着使用状態で上記両リップ (５)(６) が上記第１・第２部材 (１)(２) に対して弾発的に押圧する力 (Ｆ5 )(Ｆ6 ) が釣合ってシール全体が捩れないように構成し、
かつ、上記摺接リップ（６）の平均厚さ寸法を（Ｔ6 ）とし、上記固定リップ（５）の平均厚さ寸法を（Ｔ5 ）とすると、 0.3×Ｔ5 ≦Ｔ6 ≦ 0.9×Ｔ5 が成立し、
さらに、上記ベース部（４）の厚さ寸法を（Ｔ4 ）とし、上記シール溝（３）の深さ寸法を（Ｈ3 ）とし、上記ベース部（４）の外面（４Ｂ）を基準面として、上記摺接リップ（６）の突出高さを（Ｈ6 ）とすると、Ｔ4 ＜Ｈ3 、及び、 0.3×Ｔ4 ≦Ｈ6 ≦ 0.7×Ｔ4 が成立するように構成したことを特徴とする弾性シール。
【請求項２】
上記摺接リップ（６）と上記固定リップ（５）と上記ベース部（４）にて、密封流体室（10）側へ開口する受圧用凹溝部（７）を形成した弾性シールであり、上記小凹窪（８）は、該凹溝部（７）の最奥部（７Ａ）から低圧側方向（11）に凹設されている請求項１記載の弾性シール。
【請求項３】
上記ベース部（４）は横断面矩形状であり、シール装着自由状態で、上記固定リップ（５）は上記シール溝（３）の溝底面（３Ａ）に平行状の横断面細長矩形状であると共に、上記摺接リップ（６）は、所定鋭角（θ）をもって上記シール溝（３）から突出する傾斜延伸部（17）を有し、上記基端（６Ｂ）が上記溝底面（３Ａ）に平行状として、横断面屈折形である請求項２記載の弾性シール。
【請求項４】
上記小凹窪（８）の深さ寸法（Ｈ8 ）を、幅寸法（Ｗ8 ）よりも大きく設定し、かつ、上記小凹窪（８）はシール溝（３）の溝底面（３Ａ）と平行状に形成されている請求項２又は３記載の弾性シール。
【請求項５】
上記小凹窪（８）が、上記摺接リップ（６）の付け根部近傍（16）で、かつ、上記第２部材（２）への対応面（18）側に、配設されている請求項１記載の弾性シール。
【請求項６】
上記小凹窪（８）を、奥部が拡大する蟻溝型に形成した請求項２記載の弾性シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性シールに係り、特に、運動用弾性シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図10（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｕパッキン又はＹパッキンと一般に呼ばれる弾性シール31，32が従来から使用されている。図10（Ａ）は非対称型、図10（Ｂ）は対称型を示し、いずれもリップパッキンの代表的な横断面形状を示している（特許文献１又は特許文献２参照）。このようなリップパッキンは、Ｏリングのようなスクイーズパッキンに比べて、潰し代（締め代）の変化に対して安定したシール性を保ちながら低摺動抵抗性の面で優れているといわれてきた。
しかしながら、多様化する機器におけるシール材（パッキン）の共用や、部品精度の緩和等によって、パッキン装着のためのシール溝の寸法公差（バラツキ）が増加傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−１５２９６６号公報
【特許文献２】実開平４−１０１０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図10（Ａ）に示した非対称型のシール31を、図11に示すように、取付側固定部材33に凹設したシール溝34に装着して使用する場合、同図（Ａ）に示すようにシール溝深さ寸法Ｈ31が大きい（締め代が小さい）ときには、矢印Ｘにて示すリップ接触部の面圧が過小となり、（摺動抵抗が小さいという利点があるが、）矢印Ｙにて示すように流体の外部漏洩が発生するという問題があった。
なお、図11に於ては、弾性シール31は自由状態を示し、取付側固定部材33及び移動（回転又は往復動）部材35との寸法関係を示している。
逆に、図11（Ｂ）に示すように、シール溝深さ寸法Ｈ31が小さい（締め代が大きい）ときには、矢印Ｚにて示す部位が、矢印36にて示すような大きい接触面圧をもって、移動部材35の表面に強く圧接し、回転又は直線方向の摺動抵抗が極めて大きくなる。
また、図10（Ｂ）に示したシール32も、図11（Ａ）（Ｂ）にて述べたような問題がある。
【０００５】
このように、従来の図10に示すような横断面形状の弾性シール31，32では、シール性と低摺動抵抗を両立させることが、困難な場合がある。
言い換えると、図11（Ｂ）に示したように、シール性（密封性）を確保するために締め代を大に設定すると、摺動抵抗が過大となり、図11（Ａ）に示したように、低摺動抵抗化のために締め代を小さくすると、外部漏洩Ｙが発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明に係る弾性シールは、相対的に移動自在な第１部材と第２部材の間に介装され、さらに、上記第１部材に凹設されたシール溝に装着されて、先端部分が上記第２部材に摺動自在に接触する摺接リップを備えた弾性シールに於て、上記摺接リップの基端と、上記シール溝の溝底面に当接する固定リップの基端とを、ベース部にて一体連結状に形成し、上記摺接リップの付け根部近傍に、該摺接リップの弾性曲げ変形を容易とするための小凹窪を形成し、上記固定リップが上記溝底面に当接する溝底対応面に、ピーク面圧発生のための小突起を形成し、該小突起の位置を、軸心方向の位置に関して、上記第２部材に接触した上記摺接リップの先端部分と略等しい位置として、シール装着使用状態で上記両リップが上記第１・第２部材に対して弾発的に押圧する力が釣合ってシール全体が捩れないように構成し、かつ、上記摺接リップの平均厚さ寸法をＴ6 とし、上記固定リップの平均厚さ寸法をＴ5 とすると、 0.3×Ｔ5 ≦Ｔ6 ≦ 0.9×Ｔ5 が成立し、さらに、上記ベース部の厚さ寸法をＴ4 とし、上記シール溝の深さ寸法をＨ3 とし、上記ベース部の外面を基準面として、上記摺接リップの突出高さをＨ6 とすると、Ｔ4 ＜Ｈ3 、及び、 0.3×Ｔ4 ≦Ｈ6 ≦ 0.7×Ｔ4 が成立するように構成した。
【０００７】
また、上記摺接リップと上記固定リップと上記ベース部にて、密封流体室側へ開口する受圧用凹溝部を形成した弾性シールであり、上記小凹窪は、該凹溝部の最奥部から低圧側方向に凹設されている。
また、上記ベース部は横断面矩形状であり、シール装着自由状態で、上記固定リップは上記シール溝の溝底面に平行状の横断面細長矩形状であると共に、上記摺接リップは、所定鋭角をもって上記シール溝から突出する傾斜延伸部を有し、上記基端が上記溝底面に平行状として、横断面屈折形である。
【０００８】
また、上記小凹窪の深さ寸法を、幅寸法よりも大きく設定し、かつ、上記小凹窪はシール溝の溝底面と平行状に形成されている。
また、上記小凹窪が、上記摺接リップの付け根部近傍で、かつ、上記第２部材への対応面側に、配設されている。
また、上記小凹窪を、奥部が拡大する蟻溝型に形成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、摺接リップが第２部材に対して摺動自在に接触する面圧が十分に小さくなり、摺動抵抗を小さくできる。しかも、シール材としての締め代を十分に大きくとることも可能である。要するに、シール溝寸法のバラツキ（公差）が大きくとも、低摺動抵抗と良好なシール性能を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】要部拡大断面図である。
【図３】断面形状と寸法関係の説明図である。
【図４】本発明の形状を説明するための図である。
【図５】要部を示す断面図である。
【図６】他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】別の実施の形態を示す断面説明図である。
【図８】締め代が小さい場合の使用状態を示す断面図である。
【図９】締め代が大きい場合の使用状態を示す断面図である。
【図１０】従来例を示す要部断面図である。
【図１１】従来の問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１〜図３、及び、図８，図９に示す本発明の実施の一形態に於て、Ｓはゴム製の弾性シールであり、相対的に移動自在な第１部材１と第２部材２の間に介装されて流体の密封作用をなす。第１部材１には、横断面が矩形のシール溝３が凹設され、このシール溝３に弾性シールＳが装着される。
【００１２】
この弾性シールＳは、略矩形状のベース部４と、シール溝３の溝底面３Ａに当接（対応）する固定リップ５と、先端部分６Ａが第２部材２の摺接面に摺動自在に接触する摺接リップ６を、（一体成型品として）一体に備えている。図２に於て、２点鎖線Ｃより右側がベース部４であり、２点鎖線Ｃよりも同図の左側に、固定リップ５と摺接リップ６が、ベース部４から密封流体室10側へ延伸状に連設されている。
【００１３】
さらに説明すれば、摺接リップ６の基端６Ｂと、溝底面３Ａに当接（対応）する固定リップ５の基端５Ｂが、ベース部４にて一体連結状に形成され、そして、摺接リップ６と固定リップ５と、ベース部４（の一部分）にて、密封流体室10側へ開口する受圧用凹溝部７が形成されている。
この凹溝部７の最奥部７Ａから、低圧側方向11に、小凹窪８が凹設されている。この小凹窪８は、図１，図２，図３に示したシール自由状態から、図９に示すようにシール溝３内に弾性シールＳを装着すると共に第２部材２が接近して配設されたシール装着使用状態に於て、摺接リップ６の弾性曲げ変形を容易とする（可撓性が増加する）。
【００１４】
また、本発明に係る弾性シールＳは、摺接リップ６の付け根部近傍16に、摺接リップ６の弾性曲げ変形（凹溝部７が狭まる方向への弾性曲げ変形）を、容易とするための小凹窪８が形成されている、といえる（後述する図６及び図７も参照）。
【００１５】
図４は、本発明の上述した形状をさらに詳しく説明するための図であって、この図に示す網目部分が前記小凹窪８である。即ち、従来技術に例えば、摺接リップ６の内面６Ｃと固定リップ５の内面５Ｃとの交点Ｏ7 の成す角度θの２等分線上に存在する点Ｏ1 を中心とした小半径Ｒ0 のアール状円弧線９をもって、凹溝部７の最奥部７Ａが形成されるはずであった。これを、本発明の図１〜図３の実施の形態では、網目部分を、さらに切欠状として、小凹窪８を凹設したものである。
【００１６】
そして、図１〜図４、及び、図８，図９に示す実施の形態では、ベース部４は、低圧側方向11の角部に面取り12，12を有する横断面矩形状である。弾性シールＳをシール溝３に装着すると共に第２部材２を無くした状態（図２の２点鎖線を含んだ状態）を、シール装着自由状態と定義すれば、このシール装着自由状態で、固定リップ５はシール溝３の溝底面３Ａに平行状の横断面細長矩形状であると共に、この固定リップ５が溝底面３Ａに当接する溝底対応面５Ａには、図８，図９に示すように、ピーク面圧Ｐ5 を発生するための小突起13を設ける。この小突起13の横断面形状は、三角山形や丸山形等が好ましいが、図６に示すように、複数個とすることも自由である。
【００１７】
そして、小突起13の位置としては、図１の軸心Ｌ0 方向の位置に関して、第２部材２に接触した摺接リップ６の先端部分６Ａと略等しい位置とする。これによって、図８，図９に示すシール装着使用状態で両リップ５，６が第１・第２部材１，２に対して弾発的に押圧する力Ｆ5 ，Ｆ6 が釣合いやすく、シールＳ全体が捩れない、という利点がある。
【００１８】
図２及び図３に戻って説明すれば、シール装着自由状態に於て、摺接リップ６は、所定鋭角θをもって、シール溝３（の開口端縁）から先端側が突出する―――第１部材１の外表面１Ａから先端側が突出する―――傾斜延伸部17を有し、基端６Ｂは溝底面３Ａ（軸心Ｌ0 ）に平行状として、全体が横断面屈折形である。しかも、この摺接リップ６の傾斜延伸部17は、先端へゆくに従って肉薄のテーパ状であり、先端部分６Ａは丸頭形（円弧形）である。このようにして、摺接リップ６は、図８と図９に示すように円滑に第２部材２に接触して、曲り変形が行われる。かつ、接触面圧Ｐ6 も過度に大きいピークを発生せず、適切な山型を示す（図８，図９の面圧グラフ図参照）。
前記所定鋭角θについて説明すれば、20°〜80°が良いが、好ましくは30°〜60°であり、最適は、40°〜50°である。
【００１９】
また、図１〜図３に実施の形態では、小凹窪８の深さ寸法Ｈ8 は、幅寸法Ｗ8 よりも大きく設定し、かつ、小凹窪８は、シール溝３の溝底面３Ａと平行状に形成する。小凹窪８の奥部は、幅寸法Ｗ8 の約半分の寸法のアール半径Ｒ8 をもって小円弧に形成するのが、応力集中低減のうえから望ましい。
【００２０】
次に、図５に於て、同図（Ａ）は、既述の図１〜図３の実施の形態の小凹窪８を示すが、同図（Ｂ）に示す変形例のように、奥部が拡大する袋型（蟻溝型）とするも好ましい。
また、図６に示すように、受圧用凹溝部７については、図４に於て既に説明したところの、点Ｏ1 を中心とした小半径Ｒ0 の最奥部７Ａのままとすると共に、（代りに）小凹窪８が、摺接リップ６の付け根部近傍16で、かつ、第２部材２への対応面18側に、配設するも、好ましい場合がある。
【００２１】
次に、図７は種々の別の実施の形態を示す断面説明図であって、図７（Ａ）は、Ｕパッキン（又はＹパッキン）として対称形横断面の基本型に対し、網目をもって示したように、凹溝部７の最奥部７Ａに、既述の図１〜図３と同様に、小凹窪８を、形成し、摺接リップ６の弾性曲げ変形を容易として、可撓性を向上させている。
図７（Ｂ）は、Ｕパッキン（又はＹパッキン）として同様の基本型に対し、網目をもって示したように、摺接リップ６の付け根部近傍16で、かつ、第２部材２への対応面18側に、小凹窪８が配設され、摺接リップ６の弾性曲げ変形を容易として、可撓性を向上させている。
図７（Ｃ）は、非対称形横断面のＵパッキン又はＹパッキンを基本型として、網目をもって示したように、凹溝部７の最奥部７Ａに、図１〜図３と同様に、小凹窪８を凹設して、摺接リップ６の弾性曲げ変形を容易化し、可撓性を向上させている。
【００２２】
図１〜図５、図８と図９、（及び図６）の実施の形態について、追加説明すれば、図３に示すように、摺接リップ６の平均厚さ寸法をＴ6 とし、固定リップ５の平均厚さ寸法をＴ5 とすれば、
0.3×Ｔ5 ≦Ｔ6 ≦ 0.9×Ｔ5 
好ましくは、
0.35×Ｔ5 ≦Ｔ6 ≦ 0.7×Ｔ5 
とする。
さらに、図３に於て、ベース部４の厚さ寸法をＴ4 とし、シール溝３の公差の大きい使用箇所の最小の深さ寸法をＨ3 とし、ベース部４の外面４Ｂを基準面として、摺接リップ６の突出高さをＨ6 とすると、以下の関係式が成立する。
Ｔ4 ＜Ｈ3 
0.3×Ｔ4 ≦Ｈ6 ≦ 0.7×Ｔ4
【００２３】
このような関係式が成立するように、本発明に係る弾性シールＳを設定すれば、図９に示すように、最小の深さ寸法Ｈ3 のシール溝３に装着して使用された場合であっても、ベース部４の外面４Ｂが（相対的に回転運動や直線運動を行う）第２部材２との間に、ギャップＧを形成している。これによって、従来の図11（Ｂ）に於て述べたところの、Ｚ部における当接に伴う摺動抵抗発生を防止できる。即ち、図９に於けるＺ部は、ギャップＧを残しており、肉厚の大なるブロック状のベース部４が、相対的に回転運動や直線運動を行う第２部材２に当接することに伴う摺動抵抗が、確実に低減乃至零に近づく。しかも、図８と図９に示すように、第１部材１のシール溝３の寸法公差が大きい場合にも、前記突出高さＨ6 が大きく、摺接リップ６は弾性変形しつつ、その寸法公差を吸収して、柔軟に対応でき、面圧Ｐ6 も小さく、第１部材１と第２部材２の間の相対的摺動抵抗は小さくできると共に、密封性（シール性）も図８に示すように、良好に維持できる。言い換えると、本発明に係る密封シールＳは、締め代が十分に大きく、かつ、摺動抵抗が小さく、シール性（密封性）と低摺動性を両立できるという利点がある。
【００２４】
図１〜図３と図８，図９に示したように、本シールＳの横断面における全幅寸法Ｈs は、ベース部４の厚さ寸法Ｔ4 に比べて十分に大きく（図10と比較のこと）、 2.0×Ｔ4 ≦Ｈs ≦ 3.0×Ｔ4 とするのが望ましい。しかも、固定リップ５が溝底面３Ａに沿った細長矩形状であることによって、図８と図９に示した如く、シール溝３内に於て固定リップ５及びベース部４が、常に安定姿勢を保ち、摺接リップ６のみが主として弾性変形するので、シール性（密封性）は常に良好であり、かつ、第２部材２に対する摺動抵抗は小さく保ち得る。
【００２５】
本発明に係るシールＳは、水、作動油等の液体、及び、各種の気体に適用される。さらに、材質としては、エチレンプロピレン系ゴム、ふっ素系ゴム、ニトリル系ゴム等が好適である。ところで、図１に於ては、摺接リップ６がラジアル外方向に突出（配設）された場合を示し、外径摺動用であるが、本発明では、これに限定されず、図１の摺接リップ６を内径側とし、固定リップ５を外径側とすることで内径摺動用とすることも、自由である。また、往復直線運動と回転（揺動）運動のいずれにも適用できる。
【００２６】
本発明は以上詳述したように、相対的に移動自在な第１部材１と第２部材２の間に介装され、さらに、上記第１部材１に凹設されたシール溝３に装着されて、先端部分６Ａが上記第２部材２に摺動自在に接触する摺接リップ６を備えた弾性シールに於て、上記摺接リップ６の付け根部近傍16に、該摺接リップ６の弾性曲げ変形を容易とするための小凹窪８を形成した構成であるので、製作が容易であり、かつ、摺動抵抗が低減できて、シール性と低摺動性を両立できる。
【００２７】
また、上記摺接リップ６の基端６Ｂと、上記シール溝３の溝底面３Ａに当接する固定リップ５の基端５Ｂとを、ベース部４にて一体連結状に形成すると共に、上記摺接リップ６と上記固定リップ５と上記ベース部４にて、密封流体室10側へ開口する受圧用凹溝部７を形成した弾性シールであり、上記小凹窪８は、該凹溝部７の最奥部７Ａから低圧側方向11に凹設されている構成であるので、摺接リップ６が十分に長くなって、可撓性（弾性曲げ変形容易性）が一層改善でき、低摺動性と、寸法公差の大きい使用箇所での良好なシール性を、発揮する。
【００２８】
また、上記ベース部４は横断面矩形状であり、シール装着自由状態で、上記固定リップ５は上記シール溝３の溝底面３Ａに平行状の横断面細長矩形状であると共に、上記摺接リップ６は、所定鋭角θをもって上記シール溝３から突出する傾斜延伸部17を有し、上記基端６Ｂが上記溝底面３Ａに平行状として、横断面屈折形であるので、図８から図９に示すように、摺接リップ６が、大きな寸法公差を吸収できて、安定して良好なシール性を発揮すると同時に、低摺動抵抗を示す。
【００２９】
また、上記小凹窪８の深さ寸法Ｈ8 を、幅寸法Ｗ8 よりも大きく設定し、かつ、上記小凹窪８はシール溝３の溝底面３Ａと平行状に形成されているので、摺動リップ６の基端６Ｂ、及び、固定リップ５の基端５Ｂの肉厚寸法を確保しつつ、摺動リップ６の弾性曲げ変形容易性（可撓性）を一層向上可能となる。
【００３０】
また、上記固定リップ５が上記溝底面３Ａに当接する溝底対応面５Ａには、ピーク面圧Ｐ5 発生のための小突起13を形成したので、固定リップ５と溝底面３Ａとの間からの流体の外部漏洩を確実に防止できる。
【００３１】
また、小凹窪８が、上記摺接リップ６の付け根部近傍16で、かつ、上記第２部材２への対応面18側に、配設されている構成であるので、低摺動性とシール性を共に良好に保ち得る。
【００３２】
また、摺接リップ６の平均厚さ寸法をＴ6とし、固定リップ５の平均厚さ寸法Ｔ5 とすると、 0.3×Ｔ5 ≦Ｔ6 ≦ 0.9×Ｔ5 としたことにより、シール溝３内にて常に安定姿勢を保ちつつ、摺接リップ６は大きく弾性曲げ変形が可能となる。なお、Ｔ6 が下限値未満となると、摺接リップ６の第２部材２に対する押圧面圧Ｐ6 （図９参照）が過小となりシール性が急に低減してしまい、極端に小さい（薄い）場合は、受圧時や摺動時に摺動リップ６が反転（めくれ）する恐れもある。逆に、Ｔ6 が上限値を越すと、摺接リップ６の可撓性が急に悪くなり公差の大小に対応が難しくなって、シール性が低下する。
【符号の説明】
【００３３】
１  第１部材
２  第２部材
３  シール溝
３Ａ  溝底面
４  ベース部
５  固定リップ
５Ｂ  基端
６  摺接リップ
６Ａ  先端部分
６Ｂ  基端
７  受圧用凹溝部
７Ａ  最奥部
８  小凹窪
10  密封流体室
11  低圧側方向
13  小突起
16  付け根部近傍
17  傾斜延伸部
18  対応面
θ  所定鋭角
Ｈ8   深さ寸法
Ｐ5   ピーク面圧
Ｔ5   平均厚さ寸法
Ｔ6   平均厚さ寸法
Ｗ8   幅寸法
【図１】
0005373831.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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